磁重联在太阳物理中的应用

论文摘要

太阳是宇宙当中对我们最为重要的天体,支撑我们日常生活中所需要的能量有90%以上来自于太阳;此外,地球上的所有天气现象、大气环流、水的循环无一不是由太阳能驱动的。另外一方面,太阳也同样是离我们最近的恒星,它提供了一个独一无二的机会,让我们能够在实际中去研究恒星物理学的机制。太阳中最显著的特点是太阳爆发活动,而发生在太阳大气中的爆发过程都与磁场有关。爆发以前,能量储存在结构复杂的日冕磁场当中。当日冕磁场的复杂程度或者是其中的自由能超过阈值后,系统达到临界状态,系统由于不稳定而进一步演化,然后系统失去平衡,爆发开始。快速磁重联将存储的磁能转化为其它形式的能量,保证爆发过程顺利进行。磁重联是具有不同拓扑连接的磁场结构相互靠近时,相反方向的分量之间感应出最强的电场以及相应的电流,其中电阻造成的耗散将磁能转化为等离子体动能和热能,以及高能粒子的动能。因此,因为磁重联能够将磁能快速转化成其它形式的能量,所以磁重联能引起太阳中各种丰富多彩的爆发活动,如日冕物质抛射,太阳耀斑等等。因为研究磁重联的物理过程,以及研究磁重联在太阳中的应用具有极其重要的意义和价值,所以本文在给出太阳物理的相关背景知识介绍后,就描述了相关的磁重联理论,然后详细给出了磁重联理论在观测上和数值模拟上的实际对应过程。发现观测中能看到重联电流片的精细结构,并且在数值模拟中给出了电流片厚度、磁重联率等物理量的分析,给出了磁岛源产生的条件。最后在总结与展望一节中除了给出论文课题的研究意义之外,还总结了磁岛演化过程中的一些有意义的发现,比方说磁岛的合并没有被观测发现和磁岛产生条件的模糊性等等。

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第一章引言

1.1 太阳简介

1.2 太阳的内部结构

1.3 太阳大气

1.3.1 光球

1.3.2 色球

1.3.3 日冕

1.4 太阳爆发活动

1.4.1 太阳磁场

1.4.2 爆发的准备和发生过程

1.4.3 太阳爆发的理论

第二章磁重联的介绍

2.1 磁重联的基本概念

2.2 Sweet-Parker磁重联

2.3 Petschek磁重联

2.3.1 不可压缩的Petschek磁重联

2.3.2 可压缩的Petschek磁重联

2.4 湍流磁重联

第三章磁重联在太阳物理中的应用

3.1 观测中发现的磁重联

3.2 数值模拟在太阳磁重联中的应用

3.2.1 控制演化的流体力学的基本方程

3.3 数值模拟的结果

3.3.1 磁岛的形成和运动

3.3.2 磁岛的动力学行为

3.3.3 s点和主x点的运动

3.3.4 磁重联率

3.3.5 电流片的厚度

第四章总结与展望

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 胡佳亮

导师: 林隽

关键词: 磁重联,磁岛,电流片,太阳

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 云南大学

分类号: P182

总页数: 77

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